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今天讲解集成运放输入电压保护的常用方法、设计思路,以供大家学习借鉴。
01
差模输入电压保护电路
输入端差模电压超过集成运放差模输入电压的允许范围,将导致集成运放损坏,必要时需加保护电路。
(1) 稳压管保护电路
将同一型号的两只稳压管反向串联后并在集成运放的两个输入端,应用稳压管的钳位作用可对集成运放的输入端进行保护。稳压管的稳压值Uz<|Uidm|,Uidm为集成运放的 大差模输入电压。
以下举例说明:
应用稳压管设计F001型集成运放的差模电压保护电路。
电路图如图2.3.4所示。
F001型集成运放的 大差模输入电压UIDM 为±6V。选择2CW12型稳压管,Uz: 4~5.5V, 4~5.52E,符合要求。
(2) 集成运放共模输入电压范围等于电源电压的保护电路
集成运放共模输入电压范围等于电源电压的保护电路如图2.3.7所示。图2.3.7中,VD1、VD2为保护二极管,集成运放输入端电压被钳位在Uee-0.7V和Ucc+0.7V。
VD1、VD2为同型号二极管,其 高反向工作电压UR应满足2UR>Ucc-Uee。Ucc为正电源电压,Uee为负电源电压。
举例说明如下:
设计F253型集成运放的共模电压保护电路,电源电压为±15V。
F253的共模电压范围为±15V,等于电源电压。其共模电压保护电路的电路图同图2.3.7。
图2.3.7中,Rn为信号源内阻,RF、Rf为反馈电阻。
VD1、VD2选用1N4148型高速开关二极管。其UR=75V, 2UR>Ucc-Uee=30V,满足要求。
03
反相输入端的保护电路
反相输入端保护电路如图2.3.8所示。图2.3.8中,VD1、VD2为保护二极管。
VD1、VD2将集成运放反相输入端电压钳位在±UF。UF为二极管正向压降。二极管 高反向工作电压应大于电源电压。
举例说明:应用7F741M 型集成运放组成反相型放大器,设计其反相输入端保护电路。
电源电压为±15V
电路图同图2.3.8
VD1、VD2选用1N4148型高速开关二极管,正向压降UF|15|,满足要求。
04
同相输入端的保护电路
同相输入端保护电路如图2.3.9所示。图2.3.9中,VS1、VS2为同型号的稳压管,稳定电压为Uz。Ucc、Uee分别为集成运放的正、负电源,并且Ucc=|Uee|。选择VS1、VS2时,应使(Uz+UF)≤Ucc。同相输入端被钳位在±(Uz+UF)。UF为稳压管的正向下降。
举例如下所示:
应用7F741M型集成运放组成同相型放大器,设计同相输入端保护电路,电源电压为±12V。
电路图同图2.3.9
VS1、VS2选择2CW17型稳压管,Uz:9~10.5V,正向压降UF≤1V,稳定电流Iz为23mA。
R1=(Ucc-Uz)/Iz,取Uz为中间值,即Uz=9.75V,则R1=(12-9.75)/(23x10-3)=97.8Ω,取系列值100Ω。